[發明專利]一種基于TMS320F2812的隨動控制平臺

在審

• 申請號: 201410581411.4
• 申請日: 2014-10-27
• 公開（公告）號: CN105630001A
• 公開（公告）日: 2016-06-01
• 發明（設計）人: 楊春輝;許秀貞
• 申請（專利權）人: 天津津航技術物理研究所
• 主分類號: G05D3/12
• 分類號: G05D3/12;G05B19/042
• 代理公司: 核工業專利中心 11007
• 代理人: 高尚梅;劉昕宇

技術領域

本發明屬于應用于光電成像技術領域的控制平臺，具體涉及一種基于德州儀器公司TMS320F2812隨動控制專用控制器的隨動控制平臺。

背景技術

光電成像在目標探測、導引、偵察等領域應用廣泛，為滿足各項需求，探測圖像需清晰。由于進行光電成像時需將光電載荷安裝在飛機、艦船等移動設備上，晃動使成像器對目標成像模糊，無法滿足后續處理。為了使光電載荷在成像期間保持穩定，成像清晰，需將其安裝在隨動穩定系統中，來隔離外部擾動，并將光電載荷對準目標，便于清晰成像。

隨動穩定系統為光電載荷提供航向、俯仰兩軸穩定平臺，實現精確指向目標和隔離外部擾動的功能。隨動穩定系統由隨動控制平臺、反饋元件、執行元件和隨動框架組成。在隨動穩定系統中，隨動控制平臺是系統控制核心，根據角位置傳感器和角速度傳感器提供的角位置信息和慣性空間的角速度信息，通過控制直流力矩電機來實現載荷穩定和精確指向。以往基于普通單片機和模擬元件的隨動控制平臺受其處理速度低和抗干擾能力差的限制，已難以滿足光電載荷高穩定度的要求。

隨著自動化水平的不斷發展和數字信號處理器DSP(后文簡稱DSP)的廣泛應用，高性能的數字化隨動控制平臺已成為控制系統發展的趨勢。亟需研制一種新型的數字化隨動控制平臺，保證其高精度、高可靠性，使隨動穩定系統精確控制能力大大提高。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供TMS320F2812的隨動控制平臺，從而能夠在光電載荷中實現航向、俯仰兩軸的精確指向和隔離外部擾動的功能。

為了實現這一目的，本發明采取的技術方案是：

一種基于TMS320F2812的隨動控制平臺，應用此隨動控制平臺的隨動穩定系統由隨動控制平臺、反饋元件、執行元件和隨動框架組成；光電載荷安裝在隨動穩定系統中，通過隨動穩定系統為光電載荷提供航向、俯仰兩軸穩定平臺，實現精確指向目標和隔離外部擾動的功能；隨動穩定系統中，以角位置傳感器和角速度傳感器作為反饋元件，以直流力矩電機作為執行元件，以隨動控制平臺為控制核心并運行控制算法；隨動控制平臺根據角位置傳感器和角速度傳感器提供的角位置信息和慣性空間的角速度信息，通過控制直流力矩電機來實現隨動框架的精確指向和隔離擾動；隨動穩定系統為雙閉環控制系統，外環為位置回路，實現精確指向功能；內環為速度回路，實現隔離擾動功能。

這種隨動控制平臺包括TMS320F2812主控模塊、角速度信號采集模塊、角位置信號采集模塊、PWM驅動模塊、通信接口、電源/復位模塊；

(1)電源/復位模塊包括DSP的IO電源3.3V，核電源1.9V，數字芯片使用的3.3V電源，光耦所需的隔離5V電源，角位置信號采集模塊中的模數轉換器所需的模擬5V電源，數字5V電源，模擬+15V電源，模擬-15V電源；復位模塊產生DSP所需的復位信號，保證DSP的正確運行；

(2)TMS320F2812主控模塊包括DSP、數據總線、地址總線和控制總線；DSP通過數據總線、地址總線和控制總線完成對角位置傳感器數據的讀取，通過DSP內嵌的一個SCI模塊配合通訊模塊中的電平轉換完成與其他設備的通訊，通過DSP內嵌的PWM模塊配合PWM驅動模塊中的光電耦合器和功放芯片完成直流力矩電機的驅動，通過DSP內嵌的另一個SCI模塊和通用輸入輸出接口配合角速度傳感器采集模塊中的專用電平轉換芯片實現角速度傳感器的選通和數據讀取；TMS320F2812主控模塊采集角速度和角位置信息作為反饋信號，輸出PWM信號驅動直流力矩電機，實現隨動穩定系統的高精度閉環控制；

(3)角位置信號采集模塊為TMS320F2812主控模塊提供當前隨動機構框架與電機軸的角位置信息，角位置傳感器為模擬電壓輸出，經角位置信號采集模塊中的低噪聲信號調理單元處理后由角位置信號采集模塊中的模數轉換器轉換為數字信號；